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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Vermischen
von zumindest zwei Komponenten, insbesondere von einer Binder-Komponente und einer
Härter-Komponente
zu einem pastösen
oder flüssigen
Mischgut, mit zumindest einer Eintrittsöffnung zur Zufuhr der Binder-Komponente
und zumindest einer weiteren Eintrittsöffnung zur Zufuhr der Härter-Komponente,
sowie mit einer Abgabeöffnung
zur Abgabe des Mischgutes, wobei zwischen den Eintrittsöffnungen
und der Abgabeöffnung eine
Mischkammer angeordnet ist, innerhalb derer sich die zumindest zwei
Komponenten miteinander vermischen.
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Derartige
Vorrichtungen zur Vermischung von zumindest zwei Komponenten finden
beispielsweise bei der Herstellung von Spachtelmassen Anwendung,
wobei eine Härter-Komponente
mit einem 1 ... 2%igen Anteil einer Binder-Komponente zugemischt
wird, um eine aushärtbare
Spachtelmasse zu erzeugen. Die Mischvorrichtung weist zur Zufuhr
der jeweiligen Komponenten Eintrittsöffnungen auf, über welche
die Komponenten in die Mischkammer zugegeben werden. Die Komponenten
sind in vorgeschaltenen Aufnahmebehältern wie Kartuschen oder Ähnlichem
bevorratet, wobei die Mischvorrichtung Teil einer Einrichtung zur
Bereitstellung von Spachtelmassen ist.
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Eine
derartige Vorrichtung zur Herstellung einer gebrauchsfertigen Spachtelmasse
für die
Verspachtelung von Oberflächen,
welche beispielsweise Fahrzeugkarosserien betreffen, ist aus der
DE 203 07 518 U1 bekannt.
Die Vorrichtung hat zwei an einer Basisstation angeordneter Vorratsbehälter, von
denen der eine mit einer Binder-Komponente,
nämlich einer
Spachtelmasse-Komponente, und der andere mit einer Härter-Komponente
befüllt
ist. Mit Hilfe einer Dosiereinrichtung werden die beiden Komponenten
jeweils über
einen Zufuhrkanal kontinuierlich einer Mischkammer zugeführt, in
der die Komponenten miteinander in Kontakt geraten. Die Mischkammer
ist aus einem Schlauchabschnitt eines flexiblen Schlauches gebildet,
an dem außenseitig
Presswalzen angreifen, die den Schlauchabschnitt zusammendrücken und
gleichzeitig um eine Längsachse
umlaufend antreiben. Durch die dabei auftretende Reibung und die
Adhäsion
der Komponenten an der Innenwand des Schlauches werden die Komponenten
miteinander vermischt. Nachdem das Mischgut den Schlauchabschnitt
durchlaufen hat, gelangt es zu einer an dem Schlauch vorgesehenen
Austrittsöffnung, an
der es kontinuierlich aus dem Schlauch austritt. Die Schlauchwand
besteht aus einem luftdichten Kunststoff, so dass die dem Schlauch
umgebende Luft während
des Mischprozesses nicht in das Mischgut gelangen und in diesem
in Form von Poren oder Lunkern eingeschlossen werden kann.
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In
der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die mit der Vorrichtung
angemischte Spachtelmasse gelegentlich noch Inhomogenitäten aufweist.
Wenn die Spachtelmasse an der Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie
verspachtelt wird, härtet
die Spachtelmasse an den Stellen, an denen keine Härter-Komponente
vorhanden ist, nicht aus. Die Beseitigung derartiger Fehlstellen
ist mit einem relativ großen
Aufwand verbunden, da die Spachtelmasse durch Schleifen von der
Karosserie abgetragen und danach die Karosserie erneut verspachtelt
werden muss. Wenn derartige Fehlstellen bei einer Reparatur unbemerkt
bleiben und die Karosserie danach lackiert wird, wird es sogar erforderlich,
die Stelle neu zu lackieren. Bleibt die Mischvorrichtung längerfristig außer Gebrauch,
kann ein Eintrocknen der Spachtelmasse insbesondere im Endbereich
des Schlauches erfolgen, was zur Unbrauchbarkeit der Vorrichtung führt. Darüber hinaus
ist der Schlauch einem erheblichen Verschleiß ausgesetzt, da während des
Betriebes der Vorrichtung in den Schlauch eine erhebliche Walkarbeit
eingebracht wird. Weiterhin ist die Vorrichtung aufgrund der Presswalzen
bzw. -rollen sehr aufwendig und platzintensiv.
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Ein
weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Zugabe der Härter-Komponente zumindest
mittels einer Sichtkontrolle nicht möglich ist, so dass nicht sichergestellt
ist, dass eine kontinuierliche Zufuhr der Härter-Komponente in die Binder-Komponente
erfolgt. Eventuelle Massenanteile der Binder-Komponente, welche
nicht mit der Härter-Komponente
vermengt sind, können
nicht identifiziert werden, wobei durch die lediglich einfache Zufuhr
der Härter-Komponente über ein
innenliegendes Zufuhrrohr unsicher ist, ob Luftblasen in der Härter-Komponente
auftreten.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mischvorrichtung
zur Vermischung von zumindest zwei Komponenten zu einem Mischgut
zu schaffen, welche eine einfache Konstruktion aufweist und eine
homogene Vermischung einer Binder-Komponente mit einer Härter-Komponente
sicherstellt, wobei das Mischgut zuverlässig und vollständig aushärten soll,
um eine Spachtelmasse ohne Lufteinschlüsse zu erhalten.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Mischvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung schließt
die technische Lehre ein, dass die Mischvorrichtung einen hohlzylinderartigen
Statorteil und einen in diesem konzentrisch um eine Längsachse
drehbar aufgenommenen Rotorteil aufweist und die Mischkammer zwischen
dem Statorteil und dem Rotorteil ringspaltartig ausgebildet ist, wobei
sich mehrere am Statorteil angenommene erste Mischzähne radial
nach innen und mehrere am Rotorteil angenommene zweite Mischzähne radial nach
außen
in die Mischkammer hinein erstrecken, um vermittels einer Rotationsbewegung
des Rotorteils im Statorteil die Mischzähne gegeneinander zu bewegen
und eine Vermischung der Komponenten zu schaffen, wobei der Statorteil
mindestens eine, bevorzugterweise zwei mit der Mischkammer verbundene
Eintrittsöffnungen
für die
Härter-Komponente
aufweist und wobei die Zuführung
der Binder-Komponente und der Härter-Komponente
vermittels Steuereinrichtungen zur Mischkammer derart erfolgt, dass
die Härter-Komponente
mit einem geringen Vorlauf oder einer Vor-Einspritzung gegenüber der Zuführung der Binder-Komponente
der Mischkammer zugeführt
wird und wobei vor oder bei Beginn des kontinuierlichen Mischprozesses
mit der Drehbewegung der gegeneinander laufenden Mischzähne eine
Menge von 0,1 Gramm bis 5 Gramm, bevorzugterweise 0,2 Gramm, pastöse oder
flüssige Härter-Komponente in die
Mischkammer eingespritzt bzw. injiziert wird.
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Die
Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, dass die Mischvorrichtung
als eine Einheit von zwei Bauteilen, nämlich dem Statorteil und dem Rotorteil,
ausgebildet ist. Die Binder-Komponente und die Härter-Komponente werden über die
jeweiligen Eintrittsöffnungen
in die Mischvorrichtung eingebracht, und geraten unmittelbar in
die Mischkammer. Aufgrund der Rotationsbewegung des Rotorteils im ruhenden
Statorteil drehen sich die zweiten Mischzähne, wo hingegen die ersten
Mischzähne
ruhen. Damit wird eine Scherung bzw. Teilung in das Mischgut eingebracht,
so dass die Härter-Komponente
mit der Binder-Komponente
zuverlässig
vermengt wird. Über
die Abgabeöffnung
tritt das Mischgut aus der Mischkammer wieder aus, wobei die Abgabeöffnung fernseitig
von den Eintrittsöffnungen
angeordnet ist, so dass das Mischgut die gesamte ringspaltartige Mischkammer
durchläuft.
Die Strömungsbewegung des
Mischgutes wird durch eine Druckbeaufschlagung der jeweiligen Vorratsbehälter der
Komponenten erzeugt, so dass die Komponenten durch die jeweiligen
Eintrittsöffnungen
in die Mischkammer hineingedrückt
werden. Basierend auf dem Druck bzw. dem Strömungsquerschnitt der jeweiligen
zugegebenen Komponenten wird das Mischungsverhältnis bestimmt. Die Zuführung der
Binder-Komponente und der Härter-Komponente
wird vermittels einer Steuereinrichtung zur Mischkammer kontrolliert,
so dass die Härter-Komponente mit einem
geringen Vorlauf gegenüber
der Binder-Komponente
in die Mischkammer zugeführt
wird. Durch das Einspritzen bzw. Injizieren einer kleinen Menge
an pastöser
oder flüssiger
Härter-Komponente vor oder
bei Beginn des kontinuierlichen Mischprozesses in die Mischkammer der
Mischvorrichtung werden fehlerhafte Mischergebnisse vermieden, denn
ohne diese Vorab-Injizierung kommt es immer zu fehlerhaften Mischergebnissen.
Das liegt daran, dass das Mischungsverhältnis bis 2 % zu 98 % von Binder-Komponente
und Härter- Komponente beträgt. Die
Erstmenge, die etwa 1 cm3 beträgt, enthält dann
entweder gar keinen Härter oder
eine so stark reduzierte Menge an Härter, dass es zu mangelhaften
Aushärtungen
partiell kommen kann. Ein brauchbares Härtungsergebnis wird deshalb
mit einem Benzoylperoxid-Anteil
(50 %ige Paste) zwischen 0,8 % bis 5 % erreicht. Wird dieser Mengenanteil
in Über-
oder Unterdosierung nicht eingehalten, dann entstehen Qualitäts-Probleme
beim Mischgut. Die Unterdosierung führt zu nicht ausreichender
Endhärte.
Die Überdosierung
führt zu
einer unerwünschten
Anreicherung der Binder-Komponente (Spachtelmasse) mit Weichmacher,
der zu etwa 50 % in der Härterpaste
enthalten ist. Werden diese Richtwerte bei der Aushärtung des
Endproduktes nicht eingehalten, dann kommt es zu fehlerhaften Endergebnissen
bei der Lackierung. Aus diesem Grunde ist die erfindungsgemäße Lösung im
Anspruch 1 besonders vorteilhaft, da brauchbare Härtungs-Ergebnisse
erreicht werden.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Eintrittsöffnungen
direkt in die Mischkammer münden,
wobei die Eintrittsöffnung
zur Zufuhr der Härter-Komponente zweifach
vorhanden ist, um eine redundante Belieferung des Mischgutes mit
der Härter-Komponente zu schaffen.
Das Erfordernis von einer redundanten Zufuhr der Härter-Komponente
beruht auf der Erkenntnis, dass Inhomogenitäten im Mischgut normalerweise
durch Lufteinschlüsse
in der Härter-Komponente verursacht
werden, die sich auch bei sorgfältiger
Fertigung der Härter-Komponente
in der Praxis nicht sicher vermeiden lassen. Da die Härter-Komponente ein
Anteil von weniger als 5 % und bevorzugt von nur etwa 2 % am Gesamtvolumen
des Mischgutes aufweist, können
bereits kleinste Lufteinschlüsse
in der Härter-Komponente
zur Folge haben, dass in dem Mischgut Stellen vorhanden sind, die
keine Härter-Komponente enthalten
und somit nicht aushärten. Da
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bevorzugt 2 Vorratsbehälter
für die
Härter-Komponente vorgesehen
sind und über
getrennte Zuführkanäle mit der
Mischkammer verbunden sind, kann für den Fall, dass in einem der
Zuführkanäle eine
Luftblase enthalten sein sollte, der Mischkammer trotzdem über den
zweiten Zuführkanal
weiterhin die Härter-Komponente
zugeführt
werden. Die Gefahr, dass in sämtlichen
Zuführkanälen gleichzeitig
Luftblasen der Härter-Komponente
enthalten sein sollten, ist um ein Vielfaches geringer und kann
daher vernachlässigt
werden. Die Vorrichtung kann beispielsweise für folgende Bindermittelsysteme
verwendet werden: Polyesterharze (ungesättigt), Peroxyd-Styrol-Systeme,
Epoxid-Harze (zweikomponentig), Polyurethan-Harzsysteme (zweikomponentig),
Phenolharz-Systeme, Silicon-Systeme (zweikomponentig), Acrylat-Systeme
(zweikomponentig) oder Thiocoll-Systeme
(Polidisulfid-Systeme).
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Um
die Zufuhr der Härter-Komponente
mittels einer Sichtkontrolle kontrollieren zu können, ist vorgesehen, dass
zumindest der Statorteil aus einem transparenten Material gebildet
ist, wobei das transparente Material aus der Gruppe der Kunststoffe,
umfassend ein Polycarbonat (PC), ein Polymethylmetacrylat (PMMA)
und/oder ein Styrol-Acryl-Nitril (SAN), ausgebildet ist. Dabei ist
es weiterhin von besonderem Vorteil, die Härter-Komponente einzufärben. Durch den transparenten
Statorteil ist die Zufuhr der Härter-Komponente
sichtbar, so dass der Bediener während
des Betriebes der Mischvorrichtung die Zufuhr der Härter-Komponente
sehenden Auges kontrollieren kann.
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Als
eine weitere vorteilhafte Ausführung
der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Mischzähne auf
zumindest einer ersten Mischzahnebene und die zweiten Mischzähne auf
zumindest einer zweiten Mischzahnebene angeordnet sind, und die
Mischzahnebenen axial in Richtung der Längsachse etagenartig zueinander
versetzt sind, so dass die zweiten Mischzähne des Rotorteils in den jeweiligen
Zwischenräumen
der ersten Mischzähne
des Statorteils radial umlaufen. Insgesamt können von den ersten Mischzähnen des
Statorteils fünf
Mischzahnebenen vorgesehen sein, so dass in den jeweiligen Zwischenräumen die
zweiten Mischzähne
des Rotorteils auf insgesamt vier Mischzahnebenen angeordnet sind.
Das Mischgut durchläuft
dabei von der Eintrittsöffnung
bis zur Abgabeöffnung
die insgesamt fünf Mischzahnebenen
der ersten Mischzähne
sowie die vier Mischzahnebenen der zweiten Mischzähne.
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Vorteilhafterweise
weisen die Mischzähne
jeweils Stirnseitenflächen
auf, welche jeweils in Axialrichtung aneinander zugewandt sind,
um diese bei einer axialwirkenden Kraft zwischen dem Statorteil
und dem Rotorteil gegeneinander zu positionieren. Weiterhin sind
die Stirnseitenflächen
in Bezug zu einer normal zur Rotationsachse angeordneten Ebene unter
einem Winkel α geneigt,
so dass die Stirnseitenflächen
während
des Mischvorganges aufeinander abgleiten, ohne dass von den Mischzähnen Material abträgt und in
das Mischgut gelangt. Dadurch ist es möglich, die Länge des
Rotorteils in Richtung der Rotationsachse kurz zu halten, so dass
nach Gebrauch des Rotorteils bzw. des Statorteils nur eine entsprechende
Restmenge des Mischgutes in der Mischkammer verbleibt. Die Vorrichtung
ermöglicht
dadurch einen geringen Verbrauch der Komponenten. Während des
Mischvorganges werden die Mischzähne
des Rotorteils und die Mischzähne
des Statorteils durch den Förderdruck
der Komponenten gegeneinander gedrückt, wobei die schräg zueinander
verlaufenden Stirnseitenflächen
aufeinander gleiten, ohne dass von den Zähnen Werkstoff abrasiv abgetragen wird
und in das Mischgut gelangt. Dabei bilden die Komponenten des Mischgutes
zwischen den aufeinander gleitenden Stirnseitenflächen einen
dünnen Film,
der als Gleitschicht wirkt. Der Winkel α, unter dem die Mischzähne gegeneinander
der normal zur Rotationsachse angeordneten Ebene geneigt sind, kann
mindestens 5°,
gegebenenfalls 10° und
bevorzugt mindestens 15° betragen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Statorteil eine Stützlagerfläche umfasst,
an welcher der Rotorteil mit dem an diesem angeformten Mischzähnen stirnseitig anliegt
und abgleitet um eine axiale Gleitlageanordnung zu schaffen. Zunächst wird
der Rotorteil über
eine den Eintrittsöffnungen
abgewandten offenen Endseite in den Statorteil eingeführt, bis dieser
an die Stützlagerfläche mit
den Mischzähnen anstößt. Dadurch
wird eine einseitige axiale Lagerung des Rotorteils im Statorteil
ermöglicht.
Die Geometrie des Rotorteils ist derart angepasst, so dass die zweiten
Mischzähne
des Rotorteils beim stirnseitigen Anschlag der Mischzähne an die
Stützlagerfläche in den
jeweiligen Zwischenräumen
der ersten Mischzähne
des Statorteils liegen. Die axiale Abstützung des Rotorteils erfolgt
in der Fügerichtung
des Rotorteils in den Statorteil gegen die Stützlagerfläche, wobei bei einem Axialspiel
in Richtung der Öffnung
des Statorteils die Gefahr besteht, dass die ersten und zweiten
Mischzähne
aneinander geraten. Aufgrund der Stirnseitenflächen, welche unter einem Winkel α angeordnet
sind, wird der Rotorteil in Richtung der Fügerichtung, aus der der Rotorteil
in den Statorteil eingeschoben wird, gegen die Stützlagerfläche zurückgeführt.
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Vorteilhafterweise
weist der Rotorteil endseitig Vorsprünge auf, welche in die Eintrittsöffnung zur Zufuhr
der Binder-Komponente hineinragen und mit der Rotation des Rotorteils
mitrotieren, um die Thixotropie der Binder-Komponente bereits im Zuführkanal der
Eintrittsöffnung
zu reduzieren. Bei der Zuführung der
Binder-Komponente in die Mischkammer wird somit die Thixotropie
der Binder-Komponente vorübergehend
reversibel zerstört,
wodurch sich die Härter-Komponente
besser in die Binder-Komponente verteilt, insbesondere wenn in einem
der Zuführkanäle für die Härter-Komponente einmal
eine Luftblase angeordnet sein sollte und dadurch der Mischkammer
nur noch eine entsprechend reduzierte Menge der Härter-Komponente zugeführt werden
kann.
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Beispielsweise
muss bei einer Polyester-Binder-Komponente der Abstand zwischen
der Härter-Komponente
und der Binder-Komponente in dem Mischgut deutlich geringer als
0,5 mm sein, damit eine gleichmäßige Härtung des
Mischgutes erreicht wird und keine Bereiche im Mischgut verbleiben,
in denen die Härtung
ausfällt.
Die Vorsprünge
sind derart am Rotorteil angeformt, dass diese zumindest teilweise
innerhalb der Eintrittsöffnung
für die
Binder-Komponente rotieren, und in diese die Bewegungsenergie einbringen.
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Durch
die Einbringung der Bewegungsenergie reduziert sich die Fließfähigkeit,
insbesondere bei niedrigen Temperaturen, die abhängig vom Einsatzort deutlich
unter 12° liegen
können,
so dass vermittels der Einrichtung zur Reduzierung der Thixotropie der
vorgesehene Förderdruck
zur Einführung
der Binder-Komponente dennoch ausreicht. Durch das Einbringen der
Bewegungsenergie kann die Thixotropie der Binder-Komponente reversibel abgeschwächt oder
sogar völlig
beseitigt werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Rotorteil eine endseitig
offene, hohlzylinderartige Ausnehmung aufweist, in welche ein Kern
geometrieangepasst einsetzbar ist, vermittels dessen der Rotorteil
antreibbar ist. Der Rotorteil weist einen Hohlraum auf, welcher einseitig
offen ist. Durch die hohlzylinderartige Öffnung bzw. Ausnehmung ist
der Kern einsetzbar, um den Rotorteil mittels einer Rotationsbewegung
anzutreiben. Der Kern kann dabei beispielsweise mit einem Motor
in Verbindung stehen, um die Drehbewegung in den Rotorteil einzuleiten.
Zur Übertragung des
Drehmomentes ist vorgesehen, dass die Ausnehmung vom Körper des
Rotorteils radial nach innen verlaufende Rastrippen aufweist, welche
in entsprechende Aussparungen im Kern einrasten, die im Kern vorgesehen
sind. Vorzugweise können
acht Rastrippen vorgesehen sein, wobei auch eine andere Anzahl von
Rastrippen ausreichend bzw. erforderlich ist. Die Übertragung
des erforderlichen Antriebsdrehmomentes auf den Rotorteil kann alternativ
zu den vorgesehenen Rastrippen auch durch ein Polygon erfolgen,
welches beispielsweise nach Art eines Sechskant-Inbus-Systems ausgebildet
sein kann.
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Vorteilhafterweise
weist der Rotorteil Dichtlippen auf, um die Mischkammer zwischen
dem Rotorteil und dem Statorteil abzudichten und ein Austreten des
Mischgutes zu verhindern. Die Dichtlippen sind als umlaufende Vorsprünge endseitig
am Rotorteil vorgesehen, und grenzen mit einem Spielmaß bzw. einem Übergangsmaß an die
Innenwandung des Statorteils an, um eine Abdichtung der Mischkammer
zu schaffen. Dabei können
mehrere Dichtlippen vorgesehen sein, um die Dichtwirkung zu verbessern.
Im Bereich der Mischkammer weist der Rotorteil einen ersten Außendurchmesser
auf, welcher zugleich die innere Wandung der Mischkammer bildet.
Ein zweiter Durchmesser beginnt mit der Anordnung der Dichtlippen,
wobei dieser größer ist
als der erste Durchmesser im Bereich der Mischkammer. Die Abgabeöffnung im
Statorteil ist auf der Höhe
der Mischkammer angeordnet, so dass das Mischgut im Endbereich des
kleineren ersten Durchmessers aus der Mischkammer austreten kann.
Erst nach der Durchmessererweiterung sind die Dichtlippen angeordnet,
so dass ein Austreten des Mischgutes durch die Dichtlippen auf dem
vergrößerten Durchmesser vermindert
wird.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Statorteil zumindest eine
tellerförmige
Anformung am Außenumfang
aufweist, wobei zumindest eine der tellerförmigen Anformungen eine halbmondförmige Rastkontur
umfasst, in die beim Einsetzen der Mischvorrichtung ein Stiftelement
eingreift, um die radiale Position der Abgabeöffnung im Statorteil zu sichern.
Vorzugsweise befindet sich die Abgabeöffnung in einer vertikalen
nach unten gerichteten Position, so dass der Bediener das einsatzfertige
Mischgut in einem Behälter
aufnehmen kann. Das Stiftelement kann an einer Halterung bzw. Aufnahmeeinrichtung
für die
Mischvorrichtung angeordnet sein, so dass die Mischvorrichtung,
welche zunächst
aus dem in dem Statorteil gefügten
Rotorteil besteht, auf den Kern geschoben wird, welcher ebenfalls
an der Aufnahmeeinheit angeordnet ist. Das Stiftelement sichert
somit den Statorteil gegen ein Verdrehen, um zu gewährleisten,
dass die Ausgabeöffnung
für das
Mischgut in der vertikal nach unten gerichteten Position verbleibt.
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Die
tellerförmigen
Anformungen wirken als Stabilisierungskragen, die gleichzeitig als
Griff für
die Aufnahme der Mischvorrichtung durch den Bediener dienen können, um
zu verhindern, dass beim Wechseln des Mischers die Hände des
Bedieners verschmutzen. Die halbmondförmige Ausnehmung kann alternativ
als Bohrung ausgeführt
sein, so dass sich der Stift in die Bohrung hinein erstreckt. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
sind drei tellerförmige
Anformungen vorgesehen, wobei zumindest zwei der drei Anformungen
materialeinheitlich in die Abgabeöffnung übergehen, und die halbmondförmige Rastkontur
an der endseitig angeordneten dritten tellerförmigen Anformung vorgesehen
ist. Alternativ kann die halbmondförmige Rastkontur jedoch auch
in jeder der tellerförmigen
Anordnung vorgesehen sein.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Rotorteil einen zylinderförmigen Lagerabschnitt
aufweist, um im Statorteil zur radialen Lagerung eine Gleitlageranordnung
zu schaffen. Der Lagerabschnitt ist als zylinderförmiger Abschnitt
außenseitig
im Rotorteil vorgesehen, und ist in einem zylinderförmigen Innenkonturabschnitt
im Statorteil einsetzbar und bildet eine Gleitlageanordnung. Somit
ist der Rotor axial über die
Stützlagerfläche bzw.
die Stirnseitenflächen
der Mischzähne
gelagert und radial vermittels des Lagerabschnittes gelagert.
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Vorteilhafterweise
ist zwischen den Dichtlippen ein Hohlraum ausgebildet, um ein Auffangen
von durch die Dichtlippen hindurch tretendem Mischgut zu ermöglichen.
Weiterhin weist der Statorteil im zylindrischen Abschnitt des Hohlraumes
umfangseitig zumindest eine Austrittsöffnung auf, um ein Austreten
von Mischgut seitens des zylinderförmigen Lagerabschnittes zu
verhindern. Aufgrund des Druckes des Mischgutes in der Mischkammer kann
es vorkommen, dass Mischgut dennoch durch die Dichtlippen hindurch
austreten kann. Um zu verhindern, dass das Mischgut endseitig aus
dem Statorteil bzw. aus der Mischvorrichtung austritt, ist ein Hohlraum vorgesehen,
um austretendes Mischgut aufzunehmen. Sollte der Hohlraum mit Mischgut
gefüllt
sein, kann dieses durch die Austrittsöffnungen austreten, um endgültig ein
Austreten des Mischgutes aus dem Bereich des zylindrischen Lagerabschnittes
zu verhindern. Vorzugsweise sind zwei Austrittsöffnungen angeordnet, wobei
auch eine einzige Austrittsöffnung vorzugsweise
im Bereich der Abgabeöffnung
vorgesehen sein kann.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen
sind in den Unteransprüchen
angegeben oder werden nachfolgend gemeinsam mit der Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung anhand der Figuren näher
dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
schaubildliche Ansicht der aus einem Statorteil und einem Rotorteil
bestehenden Mischvorrichtung mit Zuführungen für eine Binder-Komponente und
für zwei
Härter-Komponenten,
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2 eine
schaubildliche Explosionsdarstellung der Mischvorrichtung mit dem
Statorteil und dem Rotorteil,
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2A eine
schaubildliche Ansicht des Stators der Mischvorrichtungen mit den
Zuführungen
für die
Binder-Komponente
und für
die Härter-Komponente,
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3 eine
Ansicht der Mischvorrichtung, in der der Rotorteil im Statorteil
eingesetzt ist und der Statorteil geschnitten dargestellt ist,
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4 einen
Querschnitt durch die Mischvorrichtung mit geschnittenem Statorteil
sowie geschnittenem Rotorteil,
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5 einen
Längsschnitt
durch den Statorteil,
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6 eine
Draufsicht auf den Statorteil, wobei die Draufsicht endseitig aus
Richtung der Eintrittsöffnungen
erfolgt,
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7 eine
Seitenansicht des Rotorteils der Mischvorrichtung und
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8 einen
Teilquerschnitt durch den Rotorteil sowie dem Statorteil entlang
einer ringförmig
umlaufenden Mischzone innerhalb der Mischkammer, wobei die Zähne des
Statorteils schraffiert und die Zähne des Rotorteils unschraffiert
dargestellt sind.
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Bei
den Figuren handelt es sich lediglich um eine beispielhafte technische
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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Die
in 1, 2, 2A und 3 dargestellte
Mischvorrichtung 1 umfasst einen Statorteil 16 und
einen Rotorteil 19. Der Rotorteil 19 ist in den Statorteil 16 eingesetzt,
und drehbar in diesem gelagert. Bei C greift der Antrieb für den Rotorteil 19 an (1).
Zur Zuführung
des Mischgutes weist der Statorteil 16 Eintrittsöffnungen 17a, 17b und 17'b auf, wobei
durch die Eintrittsöffnung 17a die
Binder-Komponente und durch die beiden Eintrittsöffnungen 17b und 17'b die Härter-Komponenten
zugeführt
wird. Zur Verdeutlichung der Zufuhr der drei Komponenten sind jeweilige
Pfeile mit A, B und B' gekennzeichnet. Der
Rotorteil 19 ist um eine Längsachse 20 drehbar gelagert,
wobei endseitig am Rotorteil 19 Vorsprünge 22 vorgesehen
sind, welche mit dem Rotorteil 19 mitrotieren und sich
in die Eintrittsöffnung 17a hinein
erstrecken. Damit wird eine Erhöhung
der Fließfähigkeit
der thixotropen Binder-Komponente A bewirkt, wobei die Vorsprünge 22 mehrfach
am Rotorteil 19 endseitig angebracht sind.
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Durch
diese Vorsprünge 22 wird
Bewegungsenergie in die Binder-Komponente
A eingebracht, um deren Thixotropie reversibel zu zerstören, die
Binder-Komponente A kann sich dadurch beim Eintritt in eine nachfolgend
angeordnete Mischkammer 14 gleichmäßiger mit den beiden Härter-Komponenten
B und B1 vermischen. Die Mischkammer 14 ist zwischen dem
Rotorteil 19 sowie dem Statorteil 16 ringspaltartig
ausgebildet. Die zu vermischenden Komponenten A, B und B1 werden
derart in die Mischvorrichtung 1 zugeführt, dass sie sich erst im
inneren der Mischkammer 14 miteinander verbinden. Dadurch
bleiben nach dem Beenden des Mischvorganges und dem Trennen der
Mischvorrichtung 1 von einer entsprechenden Basisstation
alle Mischgutreste in der Mischvorrichtung 1. Diese ist
als Einwegteil ausgestaltet, welches nach Gebrauch entsorgt und durch
ein entsprechendes Neuteil ersetzt wird. Über die beiden Eintrittsöffnungen 17b und 17'b wird die Härter-Komponente B und
B1 der Mischkammer 14 zugeführt, in der die Härter-Komponenten mit der Binder-Komponente
A vermischt. Dabei erfolgt die Zuführung der Komponenten A, B
und B1 in folgender Reihenfolge: Zuerst wird eine geringe Menge
an Härter-Komponente
B der Mischkammer zugeführt. Danach
werden gleichzeitig die Binder-Komponente A und die Härter-Komponente
B1 zugeführt,
so dass die in die Mischkammer gelangende Binder-Komponente A auf
die sich bereits in der Mischkammer befindliche Härter-Komponente
B trifft und sich bereits mit dieser vermischt. Diese Vorgehensweise
hat zur Folge, dass in die Mischkammer einfließende Binder-Komponente A auf
die bereits vorhandene Härter-Komponente
B trifft und mit dieser vermischt wird, so dass kein Anteil an Binder-Komponente
austreten kann, der keine Härter-Komponente aufweist.
Es tritt somit immer mit der Härter-Komponente
vermischte Binder-Komponente aus der Mischkammer aus, so dass auch
das zuerst austretende Gemisch Härter-Komponente
enthält
und sofort verarbeitet werden kann. Danach wird Härter-Komponente
der Mischkammer 14 zugeführt, bevor die Binder-Komponente
in die Mischkammer einfließt.
Dieser Vorlauf an Härter-Komponente
wird steuerungstechnisch erreicht, indem eine entsprechende Steuerung
der Dosiereinrichtungen 90, 91 und 92 für die beiden
Härter-Komponenten
und für
die Binder-Komponente erfolgt (3). Des
weiteren kann der Stator der Mischvorrichtung auch nur eine Zuführung für die Härter-Komponente aufweisen.
In diesem Fall erfolgt über
die Steuerung der Dosiervorrichtung zuerst eine Zufuhr einer kleinen
Menge an Härter-Komponente in die
Mischkammer 14, woraufhin dann die Zuführung der Binder-Komponente
zusammen mit der Zuführung
weiterer Härter-Komponenten erfolgt.
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Mit
Hilfe der vorgeschalteten Dosiereinrichtungen 90, 91, 92 werden
die zu vermischenden Komponenten kontinuierlich durch die Mischkammer 14 hindurch
zu einer am Statorteil 16 angeordneten Abgabeöffnung 21 gefördert, die
in Durchflussrichtung hinter den Eintrittsöffnungen 17a, 17b und 17'b und nach der
Mischkammer 14 angeordnet ist. Am Statorteil 16 sind
mehrere erste Mischzähne 23 angeordnet,
welche sich radial nach innen in die Mischkammer 14 erstrecken,
wohingegen am Rotorteil 19 zweite Mischzähne 24 angeordnet
sind, welche sich radial nach außen in die Mischkammer 14 hineinerstrecken.
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Vermittels
einer Rotationsbewegung des Rotorteils 19 im Statorteil 16 werden
somit die Mischzähne 23, 24 gegeneinander
bewegt, so dass eine Vermischung der beiden Komponenten A, B und
B1 bewirkt wird. Wenn bereits der Vorlauf der Härter-Komponente B erfolgt ist
und ein Teil der nachfolgenden Binder-Komponente A mit der Härter-Komponente
B sich vermischt hat und die beiden anderen Komponenten A und B1
in die Mischkammer gedrückt
werden, kann die weitere Zufuhr der Härter-Komponente B eingestellt werden. Es
werden dann in der Mischkammer 14 zugeführte Binder-Komponente A und
Härter-Komponente
B1 miteinander vermischt. Diese beiden Komponenten A und B1 werden
in einem vorgegebenen Verhältnis solange
der Mischkammer zugeführt,
bis die jeweils gewünschte
Menge an Mischgut erhalten wird. Die ersten Mischzähne 23 sind
auf einer ersten Mischzahnebene 10 und die zweiten Mischzähne 24 auf
einer zweiten Mischzahnebene 11 angeordnet. Insgesamt sind
fünf erste
Mischzahnebenen 10 und vier zweite Mischzahnebenen 11 vorgesehen,
welche ineinander verschachtelt wechselweise in axialer Richtung
entlang der Längsachse 20 angeordnet sind. Die
zweiten Mischzähne 24 laufen
durch die Rotationsbewegung des Rotorteils 19 in den Zwischenräumen der
ersten Mischzähne 23 radial
um, welche ruhend am Statorteil 16 angeformt sind. Dadurch
entsteht zwischen den Mischzähnen 23 und 24 eine Scher-
bzw. Teilungsbewegung, so dass das Mischgut eine optimale Durchmischung
erfährt.
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Eine
Vorvermischung der beiden Komponenten A, B und/oder B1 erfolgt durch
größere zweite Mischzähne 24,
welche am vorderen Ende des Rotorteils 19 angeordnet sind,
so dass diese Komponenten durch diese Mischzahnebene vorvermischt werden.
Die größeren ausgebildeten
endseitig angeordneten zweiten Mischzähne 24 sind vierfach
auf dem Umfang des Rotorteils 19 angeordnet und gehen jeweils
in die ebenfalls vierfach vorhandenen Vorsprünge 22 über. Am
offenen Ende weist der Statorteil 16 eine Aufnahmeöffnung auf,
in welchem ein zylindrischer Lagerabschnitt 27, welcher
am Rotorteil 19 angeformt ist, eine Lagerung des Rotorteils 19 im
Statorteil 16 bewirkt. So ist eine radiale Lagerung des
Rotorteils 19 im Statorteil 16 geschaffen. Die
Durchmesserpassung des zylindrischen Lagerabschnittes 27 am
Rotorteil 19 ist im Durchmesser so bemessen, dass eine
entsprechende Gleitlageranordnung entsteht.
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4 zeigt
einen Querschnitt der Mischvorrichtung 1, wobei sowohl
der Statorteil 16 als auch der Rotorteil 19 im
Querschnitt dargestellt sind. Hierin ist insbesondere die Anordnung
der Mischzähne 23 und 24 illustriert,
wobei die zweiten Mischzähne 24 am
Rotorteil 19 derart ausgeformt sind, dass in Bezug auf
eine spritzgusstechnische Herstellung des Rotorteils 19 lediglich
eine einzige Teilungsebene zur Anwendung eines einhubigen Spritzgusswerkzeuges hinreichend
ist. Weiterhin ist erkennbar, dass die Mischzähne 23, 24 jeweils
materialeinheitlich an dem Statorteil 16 sowie am Rotorteil 19 angeformt
sind, so dass die Mischvorrichtung 1 lediglich aus diesen
beiden Komponenten besteht. Der Rotorteil 19 weist einen
inneren Bereich auf, welcher als Ausnehmung 29 hohl ausgebildet
ist. In die Ausnehmung 29 verlaufen Rastrippen 25 radial
nach innen, wobei auf dem Umfang insgesamt acht Rastrippen 25 angeordnet
sind. Der Statorteil 16 umfasst eine halbmondförmige Rastkontur 15,
welche am Außenumfang
vorgesehen ist.
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5 illustriert
einen Querschnitt des Statorteils 16, welcher entlang der
Längsachse 20 geschnitten
dargestellt ist. Damit sind die Anordnungen der Eintrittsöffnungen 17a, 17b, 17'b im Schnitt
dargestellt, welche direkt in die Mischkammer 14 münden. Innenliegend
sind in der Wandung des Statorteils 16 die ersten Mischzähne 23 auf
den insgesamt fünf
Ebenen angeordnet, wobei insgesamt zwölf erste Mischzähne 23 über den
Umfang auf jeweils einer Mischzahnebene verteilt vorgesehen sind.
Am gegenüberliegend
den Eintrittsöffnungen 17a, 17b und 17'b gelegenen
Ende der Mischkammer 14 ist eine Abgabeöffnung 21 vorgesehen,
welche das Mischgut radial nach außen aus der Mischkammer 14 herausführt (2).
Am Außenumfang
des Statorteils 16 sind tellerförmige Anformungen 18 ausgebildet,
wobei insgesamt drei tellerförmige
Anformungen 18 auf der Höhe der Abgabeöffnung 21 sowie
endseitig am Statorteil 16 vorgesehen sind. Die Eintrittsöffnung 17a bzw. 17b geht
auf der Höhe
einer Stützlagerfläche 12 in
die Mischkammer 14 über,
wobei die Stützlagerfläche 12 eine
axiale Lagerung des – hier
nicht dargestellten – Rotorteils 19 bildet.
Der Statorteil 16 ist am hinteren Ende, welches sich gegenüberliegend
zu den Eintrittsöffnungen 17a, 17b, 17'b befindet,
endseitig geöffnet,
so dass der Rotorteil 19 durch diese Öffnung in den Statorteil 16 gefügt werden kann.
Im Bereich der Öffnung
weist der Statorteil 16 einen als Abschnitt ausgeführten Hohlraum 28 auf, um
das Mischgut, welches sich in diesem Bereich hineinbewegt, aufzunehmen.
Um das Mischgut gegebenenfalls austreten zu lassen, sind Austrittsöffnungen 13 in
der Wandung eingebracht, welche insgesamt zweifach auf dem Umfang
angeordnet sind.
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In 6 ist
eine Draufsicht auf den Statorteil 16 gezeigt, welche insbesondere
die Anordnung der Eintrittsöffnungen 17a, 17b, 17'b zeigt. Die
Eintrittsöffnung 17a ist
exzentrisch ausgebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Neben
der Eintrittsöffnung 17a sind
zwei Eintrittsöffnungen 17b, 17'b vorgesehen,
um eine redundante Zufuhr der Härter-Komponente
in die Mischkammer 14 zu ermöglichen. Dabei sind die beiden
Eintrittsöffnungen 17b, 17'b zueinander
beabstandet ausgebildet und werden über ebenfalls voneinander getrennte
Zufuhrleitungen und Dosiereinrichtungen 91, 92 gespeist.
Weiterhin ist die Anordnung der Abgabeöffnung 21 dargestellt,
welche das Mischgut seitlich aus dem Statorteil 16 hinaus
befördert.
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In 7 ist
der Rotorteil 19 dargestellt, wobei insbesondere die zweiten
Mischzähne 24 hinsichtlich
ihrer Verteilung auf dem Umfang des Rotorteils 19 dargestellt
sind. Insgesamt sind zwölf
Mischzähne
auf einer Mischzahnebene 11 vorgesehen, so dass bei insgesamt
vier Mischzahnebenen 11 insgesamt 48 Mischzähne am Rotorteil 19 angeordnet sind.
Zuzüglich
befinden sich am oberen Teil des Rotorteils 19 vier weitere
Mischzähne 24 zur
Vorhermischung des Mischgutes. Diese gehen in die Vorsprünge 22 über, welche
ebenfalls vierfach an einer Art Verlängerung des Rotorteils 19 angeordnet
sind.
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8 illustriert
einen Teilquerschnitt durch die Mischvorrichtung 1 entlang
der ringförmigen
umlaufenden Mischzone, wobei die Mischzähne 23 des Statorteils 16 schraffiert
und die Mischzähne 24 des Rotorteils 19 unschraffiert
dargestellt sind. Die Mischzähne 23 und 24 der
einzelnen Mischzahnebenen sind derart zueinander beabstandet angeordnet, dass
die Zähne
zueinander Zahnlücken
aufweisen. Zwischen den einzelnen Mischzahnebenen weisen die Mischzähne 23, 24 Zwischenräume auf,
durch die bei der Rotationsbewegung die am betreffenden Zwischenraum
gegenüberliegenden
Mischzähne
der jeweils anderen Seite hindurch laufen. Durch eine kontinuierliche
Zuführung
der Komponenten A, B in die Mischkammer 14 kommt es zu
einer Teilung des Mischgutstromes, d. h. der Mischgutstrom fließt jeweils
an der einen Seite des betreffenden Zahnes 23, 24 und
der andere Teil an der anderen Seite des betreffenden Zahnes 23, 24 vorbei.
Da diese Teilung in mehreren, der Anzahl der Etagen bzw. Mischzahnebenen
entsprechenden Stufen stattfindet, wird das Mischgut intensiv vermischt.
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Die
Mischzähne 23 weisen
Stirnseitenflächen 31 auf,
welche den Stirnseitenflächen 30,
die an den zweiten Mischzähnen 24 angeformt
sind, gegenüberstehen.
Bei einer Berührung
der Mischzähne 23 und 24 kann
somit ein Abgleiten erfolgen, ohne dass Material an den Mischzähnen abgetragen
wird. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn der Rotorteil 19 gegenüber dem
Statorteil 16 um einen Betrag x versetzt wird, so dass
die Mischzähne 23, 24 aufeinander
treffen. Die Stirnseitenflächen 30, 31 sind
unter einem Winkel α angeschrägt, wobei
der Winkel α vorzugsweise
15° beträgt.
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Die
vorliegende Erfindung beschränkt
sich in ihrer Ausführung
nicht auf das vorstehend angegebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten
Lösung
auch bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen
Gebrauch macht.